專利名稱：具有偏置和功率控制方面的放大器設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)，且更特定來說，涉及IC放大器設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
放大器是例如通信發(fā)射器和接收器的集成電路(IC)裝置中的重要建置塊。放大 器通常經(jīng)設(shè)計(jì)以向輸入信號(hào)提供所要增益，同時(shí)最小化整體功率消耗和/或輸出信號(hào)中 的失真電平。放大器設(shè)計(jì)常常需要作出某些折衷以實(shí)現(xiàn)所要的性能水平，例如，為了良 好線性而折衷低功率消耗或?yàn)榱司?xì)分辨率而折衷大動(dòng)態(tài)范圍。將需要具有用以放寬這些設(shè)計(jì)折衷以允許較大設(shè)計(jì)靈活性以及改進(jìn)整體放大器 性能的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種放大器，其包含主電路，其包含多個(gè)晶體管，所述 多個(gè)晶體管包含第一晶體管，所述主電路進(jìn)一步包含輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)AC耦合到 所述主電路的輸入節(jié)點(diǎn)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述第一晶體管，所述主電路進(jìn)一步包含 輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)產(chǎn)生于所述主電路的輸出節(jié)點(diǎn)處；以及復(fù)制品電路，其包含復(fù) 制品晶體管，所述復(fù)制品晶體管匹配于所述主電路中的所述多個(gè)晶體管，所述復(fù)制品晶 體管以與所述多個(gè)晶體管在所述主電路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述復(fù)制品電 路具有對(duì)應(yīng)于所述主電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述 復(fù)制品電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的另一方面提供一種用于操作放大器電路的方法，所述放大器電路包含 多個(gè)晶體管，所述多個(gè)晶體管包含第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包含輸入信號(hào)， 所述輸入信號(hào)AC耦合到所述放大器電路的輸入節(jié)點(diǎn)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述第一晶體 管，所述放大器電路進(jìn)一步包含輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)產(chǎn)生于所述放大器電路的輸出 節(jié)點(diǎn)處，所述方法包含將復(fù)制品電路中的第一復(fù)制品晶體管的偏置電壓耦合到所述放大 器電路的所述第一晶體管，所述復(fù)制品電路包含復(fù)制品晶體管，所述復(fù)制品晶體管匹配 于所述放大器電路中的所述多個(gè)晶體管，所述復(fù)制品晶體管以與所述多個(gè)晶體管在所述 放大器電路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述復(fù)制品電路具有對(duì)應(yīng)于所述放大器電 路的所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述復(fù)制品電路的輸入節(jié)點(diǎn) 耦合到所述復(fù)制品電路的輸出節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的又一方面提供一種用于將信號(hào)放大到多個(gè)功率電平中的一者的方法， 所述方法包含選擇性地接通放大器電路內(nèi)的多個(gè)子放大器電路，所述多個(gè)子放大器電路 包含各自具有第一大小的第一多個(gè)子放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)子放大 器電路，所述第二大小大于所述第一大小。本發(fā)明的又一方面提供一種放大器電路，其包含多個(gè)晶體管，所述多個(gè)晶體管 包含第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包含輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)AC耦合到所述放大器電路的輸入節(jié)點(diǎn)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包 含輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)產(chǎn)生于所述放大器電路的輸出節(jié)點(diǎn)處，所述放大器包含用 于將復(fù)制品電路中的第一復(fù)制品晶體管的偏置電壓耦合到所述放大器電路的所述第一晶 體管的裝置，所述復(fù)制品電路包含復(fù)制品晶體管，所述復(fù)制品晶體管匹配于所述放大器 電路中的所述多個(gè)晶體管，所述復(fù)制品晶體管以與所述多個(gè)晶體管在所述放大器電路中 彼此耦合相同的方式彼此耦合，所述復(fù)制品電路具有對(duì)應(yīng)于所述放大器電路的所述輸入 節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述復(fù)制品電路的輸入節(jié)點(diǎn)經(jīng)由反饋模塊 而耦合到所述復(fù)制品電路的輸出節(jié)點(diǎn)。


圖1描繪使用數(shù)字反相器或“推挽”架構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)放大器的實(shí)施方案；圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的電路，其包含放大器200、電流偏置模塊210和復(fù)制品偏 置模塊220 ；圖3A展示根據(jù)本發(fā)明的復(fù)制品偏置的通用實(shí)施例，其中使用復(fù)制品偏置模塊 320來偏置通用放大器300 ；圖3B描繪根據(jù)本發(fā)明的復(fù)制品偏置的替代實(shí)施例，其中輸入信號(hào)IN通過單一 AC耦合電容器Cl而耦合到主放大器300 ；圖4描繪分別在給定構(gòu)成晶體管MPl和MNl的固定大小Wp和Wn的情況下推 挽放大器的非線性跨導(dǎo)gm3與偏置電壓VBl之間的關(guān)系的曲線圖；圖5描繪具有恒定功率控制步長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)器放大器的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案；圖6描繪本發(fā)明的一實(shí)施例，其中子放大器A.1到A.M各自包含具有大小P1W 的主動(dòng)晶體管，而子放大器A.(M+1)到A.N各自包含具有大小β 2W的主動(dòng)晶體管，其 中 β2 > ；圖7描繪利用本發(fā)明的各種方面的推挽放大器的一實(shí)施例；以及圖8描繪根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1描繪使用數(shù)字反相器或“推挽”架構(gòu)的放大器的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案。在圖 1中，晶體管MPl和MNl的柵極經(jīng)短接在一起，且MPl和MNl的漏極也經(jīng)短接在一 起。輸入信號(hào)IN經(jīng)由電容器C而AC耦合到晶體管MPl和MNl的柵極，同時(shí)可從MPl 和MNl的漏極得到輸出信號(hào)OUT。 晶體管MNE和MPE經(jīng)串聯(lián)耦合到MNl和MP1， 且任選地經(jīng)提供以基于控制信號(hào)EN和互補(bǔ)控制信號(hào)EN'而啟用或停用放大器。在一個(gè) 實(shí)施方案中，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)可為射頻(RF)信號(hào)。為了確保放大器保持于線性操作范圍中，放大器為“自偏置”的，即，輸入經(jīng) 由電阻器RFB而DC耦合到輸出。盡管自偏置為用于實(shí)現(xiàn)線性的簡(jiǎn)單技術(shù)，但其一般幾 乎不允許靈活性來(例如)獨(dú)立于線性操作范圍而調(diào)整放大器偏置電流。此電路的另一 特性在于其增益可能對(duì)過程變化以及電源電壓VDD與接地之間的任何寄生電阻敏感。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的放大器實(shí)施例。圖2中的電路包含放大器200、電流偏置 模塊210和復(fù)制品偏置模塊220。在所展示的實(shí)施例中，通過電流偏置模塊210所產(chǎn)生的電壓VBl偏置放大器200的NMOS晶體管MNl，且通過復(fù)制品偏置模塊220所產(chǎn)生的電 壓VB2偏置放大器200的PMOS晶體管MPl。為了產(chǎn)生偏置電壓VB1，電流偏置模塊210包括電流源Ibiasl，其與晶體管 MNlB和MNEB串聯(lián)耦合。晶體管MNlB和MNEB可經(jīng)設(shè)計(jì)以復(fù)制放大器200中的晶 體管MNl和MNE的配置，例如，MNlB和MNEB可經(jīng)設(shè)計(jì)以具有與MNl和MNE類 似的拓?fù)浜痛笮”?。晶體管MNlB的柵極耦合到漏極以產(chǎn)生電壓VBlb，所述電壓VBlb 經(jīng)由RC網(wǎng)絡(luò)205耦合到晶體管MNl的柵極作為偏置電壓VB1。RC網(wǎng)絡(luò)205任選地提 供在電壓VBl與VBlb之間以更好地使輸入信號(hào)IN與電流偏置模塊210隔離。電壓VBlb與VBl之間的耦合將放大器200的偏置電流固定為Ibiasl的倍數(shù)。 可基于MNl的大小與MNlB的大小的比率來確定此倍數(shù)。注意，電流偏置模塊210中的 晶體管MNEB經(jīng)設(shè)計(jì)以“復(fù)制”放大器200中的晶體管MNE，此允許電流偏置模塊210 與放大器200之間的電流鏡射中的較大準(zhǔn)確度。如早先描述，通過復(fù)制品偏置模塊220所產(chǎn)生的電壓VB2偏置晶體管MPl。復(fù) 制品偏置模塊220包括復(fù)制品晶體管MPER、MP1R、MNlR和MNER，其復(fù)制放大器 200中的對(duì)應(yīng)晶體管MPE、MPU MNl和MNE的配置?？偟膩碚f，所述復(fù)制品晶體管 可稱為構(gòu)成復(fù)制品放大器225。在圖2中，復(fù)制品放大器225如下產(chǎn)生用于放大器220的適當(dāng)偏置電壓VB2。復(fù) 制品放大器225的輸出節(jié)點(diǎn)225a耦合到差動(dòng)放大器AR的正節(jié)點(diǎn)，所述差動(dòng)放大器AR將 復(fù)制品放大器225的輸出電壓與參考電壓Vref進(jìn)行比較。放大器AR輸出電壓AR_out， 其經(jīng)反饋到晶體管MPlR的柵極。作為所述反饋的結(jié)果，MPlR的柵極偏置經(jīng)調(diào)整以保 持復(fù)制品放大器225的輸出電壓225a接近參考電壓Vref。MPlR的柵極電壓或AR_out 經(jīng)由電阻器RB而DC耦合到放大器200中的晶體管MPl的柵極作為VB2。因?yàn)轭A(yù)期放 大器200的DC特性匹配復(fù)制品放大器225的DC特性，所以預(yù)期放大器200的輸出電壓 OUT的DC電平匹配復(fù)制品偏置模塊220中所設(shè)定的參考電壓Vref。在一實(shí)施例中，復(fù)制品放大器225中的晶體管的大小可等同于放大器200中的對(duì) 應(yīng)晶體管的大小或?yàn)槠涔潭ū稊?shù)。在另一實(shí)施例中，放大器200可并入有經(jīng)并聯(lián)耦合的 晶體管MPE、MPU MNl和MNE的多個(gè)例子，且復(fù)制品晶體管可包括主放大器200中 的經(jīng)并聯(lián)耦合的晶體管的單一例子，如本文中關(guān)于圖7進(jìn)一步描述。為了進(jìn)一步復(fù)制放大器200的特性，復(fù)制品放大器225中的MNlR的偏置電壓 可取自用于偏置放大器200中的MNl的相同電壓。舉例來說，晶體管MNlR的柵極可 耦合到由電流偏置模塊210產(chǎn)生的電壓VBlb。而且，可通過用于控制放大器200的晶 體管MNE和MPE的相同電壓EN和EN'來偏置復(fù)制品放大器225的晶體管MNER和 MPER。在一替代實(shí)施例中，MNER可始終被偏置為高，且MPER可始終被偏置為低。從以上描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可作出對(duì)圖2中所示的電路拓?fù)?的各種修改，同時(shí)仍使用本發(fā)明的技術(shù)。舉例來說，可從替代實(shí)施例省略晶體管MNE和 MPE,以及電流偏置模塊和復(fù)制品偏置模塊中的其對(duì)應(yīng)復(fù)制品。此外，可從復(fù)制品偏置 電路一起省略晶體管MNER和MPER，因?yàn)槠淇梢暈樵谒鼍w管完全接通時(shí)具有可忽 略的電壓降的短路。此外，本發(fā)明的技術(shù)可容易應(yīng)用于以替代方式使用電流偏置模塊偏 置PMOS晶體管MPl且使用復(fù)制品偏置模塊偏置NMOS晶體管MN1，其中具有適當(dāng)修改。這些實(shí)施例預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖3A展示根據(jù)本發(fā)明的復(fù)制品偏置的通用實(shí)施例，其中使用復(fù)制品偏置模塊 320來偏置通用放大器300。一般來說，放大器300可包括使用任意拓?fù)涠詈系木w 管，而復(fù)制品放大器325可包括使用“復(fù)制”放大器300的拓?fù)涞耐負(fù)涠詈系木w管。 舉例來說，復(fù)制品放大器325中的晶體管的大小可經(jīng)選擇以將放大器300中的晶體管的大 小匹配于恒定縮放因數(shù)內(nèi)。此外，放大器300中的晶體管的偏置電平(包括第一偏置電 壓Vbiasl)也可在可能時(shí)被提供到復(fù)制品放大器325中的對(duì)應(yīng)晶體管。在圖3A中，差動(dòng)放大器AR提供負(fù)反饋以調(diào)整復(fù)制品晶體管325的偏置，以在 復(fù)制品放大器325的輸出處產(chǎn)生所要電平Vref。復(fù)制品晶體管的偏置電壓可接著經(jīng)由電 阻器RB而耦合到主放大器300作為偏置電壓Vbias2。圖3B描繪根據(jù)本發(fā)明的復(fù)制品偏置的替代實(shí)施例，其中輸入信號(hào)IN通過單一 AC耦合電容器Cl而耦合到主放大器300。在圖3B中，復(fù)制品放大器325的反饋配置產(chǎn) 生單一偏置電壓VB以偏置主放大器300。上文描述的技術(shù)可大體上應(yīng)用于任何放大器應(yīng)用。在一實(shí)施例中，其可應(yīng)用于 用于射頻(RF)發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)器放大器的設(shè)計(jì)。上文已揭示用于提供用于偏置放大器的復(fù)制品電路的技術(shù)。下文進(jìn)一步揭示用 于使用復(fù)制品電路來最小化因構(gòu)成晶體管所致的非線性系數(shù)gm3的失真來設(shè)計(jì)放大器電路 的技術(shù)。對(duì)于共同源極NMOS或PMOS放大器來說，小信號(hào)漏極到源極電流ids可表達(dá)如 下(等式1)ids = gm vgs+gm2 vgs2+gm3 Vgs3+…其中Vgs表示小信號(hào)柵極到源極電壓，gm表示一階裝置跨導(dǎo)，gm2表示二階裝置 跨導(dǎo)，等等。通常選擇所述一階跨導(dǎo)§01向放大器提供所要增益。在集成電路中，項(xiàng)gm2 和gm3影響放大器輸出處的非線性失真。根據(jù)本發(fā)明，通過如下文所描述針對(duì)主動(dòng)晶體管 選擇適當(dāng)?shù)难b置大小和偏置電流(或電壓)，可選擇項(xiàng)§01來提供所要的放大器增益，而項(xiàng) gm3可被最小化或消除。在一實(shí)施例中，上文對(duì)共同源極放大器的分析可應(yīng)用于圖2的推挽放大器200， 其可被視為并聯(lián)耦合到共同源極PMOS放大器的共同源極NMOS放大器。為了說明用于 推挽放大器的設(shè)計(jì)程序的一實(shí)施例，圖4分別描繪圖2的整個(gè)推挽放大器200的三階跨導(dǎo) gm3的曲線，以及構(gòu)成主動(dòng)晶體管MPl和MNl的gm3p和gm3n的曲線。相對(duì)于施加到晶體 管MPl或MNl的偏置電壓VB來繪制跨導(dǎo)值。在圖4中，晶體管MPl和MNl經(jīng)假設(shè) 為分別具有大小Wp和Wn。從圖4注意，通常存在用于MNl或MPl的偏置電壓范圍，其范圍從Vl到 V2(圖4中所示)，其中整個(gè)推挽放大器的gm3接近零。為了設(shè)計(jì)所述放大器，偏置電壓 VB可經(jīng)設(shè)定在此范圍內(nèi)，而晶體管MPl和MNl的大小經(jīng)選擇以針對(duì)所要的放大器增益 而實(shí)現(xiàn)適當(dāng)gml。在一實(shí)施例中，偏置電壓VB可由電流偏置模塊210或復(fù)制品偏置模塊 220設(shè)定。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，電路設(shè)計(jì)者可經(jīng)由(例如)計(jì)算機(jī)電路仿真、實(shí)驗(yàn) 室測(cè)量或任何其它技術(shù)來知曉圖4中的曲線和因此的適當(dāng)電壓范圍Vl到V2。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用以改變放大器的輸出功率控制步長(zhǎng)的技術(shù)。圖5描繪具有恒定輸出功率控制步長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)器放大器的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案。在 圖5中，放大器包括多個(gè)N個(gè)并聯(lián)耦合的子放大器，每一子放大器由A.n表示，且每一 子放大器包含具有寬度α W的主動(dòng)晶體管，其中α為縮放常數(shù)且W為大小常數(shù)。放大 器輸出信號(hào)OUT的功率電平可通過接通或斷開所述子放大器的選定子集來控制。舉例來 說，啟用子放大器A.1以選擇最低功率電平，而另外啟用子放大器A.2以選擇第二低功率 電平，等等，直到同時(shí)啟用所有子放大器A.1到A.N以選擇最高功率電平為止。在所展 示的實(shí)施方案中，最高功率電平對(duì)應(yīng)于總晶體管寬度Na W。注意，由于每一子放大器 具有相同的相關(guān)聯(lián)主動(dòng)晶體管寬度，例如圖5中的a W，所以放大器的輸出功率電平可 以恒定增量線性地增加。還可通過改變提供到所述子放大器的一個(gè)或一個(gè)以上偏置電壓來選擇放大器的 功率電平。在一實(shí)施例中，可向所有子放大器提供單一偏置電壓，其可經(jīng)改變以同時(shí)調(diào) 整所有子放大器的輸出功率電平。根據(jù)本發(fā)明，可使功率控制步長(zhǎng)在放大器的輸出功率范圍內(nèi)不均一，使得在較 低輸出功率電平處提供較小步長(zhǎng)，而在較高輸出功率電平處提供較大步長(zhǎng)。以此方式， 針對(duì)較低功率電平提供比針對(duì)較高輸出功率電平好的分辨率。此可能為有利的，因?yàn)楣?率控制電平(例如，用于發(fā)射器中的驅(qū)動(dòng)器放大器的功率控制電平)常常以對(duì)數(shù)或分貝 (dB)單位而非線性單位來指定。圖6描繪本發(fā)明的一實(shí)施例，其中子放大器A.1到A.M各自包含具有大小P1W 的主動(dòng)晶體管，而子放大器A.(M+1)到A.N各自包含具有大小β 2W的主動(dòng)晶體管，其 中β2>β1Ι5根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射功率電平可如下分配。啟用子放大器Α.1以選擇最低 功率電平，而另外啟用子放大器Α.2以選擇第二低功率電平，等等，直到同時(shí)啟用子放 大器Α.1到Α.Μ以選擇第M低功率電平為止。為了進(jìn)一步增加功率，另外啟用子放大 器Α.(Μ+1)，且接著啟用子放大器Α. (Μ+2)，等等，直到同時(shí)啟用所有子放大器Α.1到 Α.Ν以選擇最高功率電平為止。在所展示的實(shí)施例中，最高功率電平對(duì)應(yīng)于總晶體管寬 度[Μ β !+ (N-M) 32]W。從以上論述可見，在較低功率電平處以P1W的步長(zhǎng)且在較高功率電平處以 ^2W的步長(zhǎng)控制放大器輸出功率。假設(shè)β2>β1;則針對(duì)較低功率電平提供比針對(duì)較 高輸出功率電平好的分辨率。在一實(shí)施例中，圖6的實(shí)施例的最高功率電平可被設(shè)定為等于圖5的現(xiàn)有技術(shù)實(shí) 施方案的最高功率電平，使得所述兩個(gè)實(shí)施方案的最大可實(shí)現(xiàn)功率電平為相同的。在此 實(shí)施例中，如下約束β 2和β [M^1+ (N-M) β 2] = a N。舉例來說，假設(shè)M = N/2， 則α可為5，P1可為3，且β2可為7。由于圖6中的所述實(shí)施例的功率控制步長(zhǎng)小于 圖6的實(shí)施方案在低輸出功率電平處的功率控制步長(zhǎng)，所以圖6的實(shí)施例的對(duì)應(yīng)電流消耗 在低輸出功率電平處將較低。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，根據(jù)本發(fā)明，相異步長(zhǎng)的數(shù)目可大于圖6中所示 的兩個(gè)(日2和 ^)。步長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)子放大器大小可隨增加的功率電平而單調(diào)增加。圖7描繪利用本發(fā)明的各種方面的推挽放大器的一實(shí)施例。在圖7中，主放大 器700包括多個(gè)子放大器Α.1到Α.Ν。所述子放大器Α.η中的每一者可由對(duì)應(yīng)控制信號(hào)EN.n和EN.n'啟用或停用。子放大器A.1到A.M各自包含分別具有相關(guān)聯(lián)的晶體管寬 度β iWp和β !Wn的主動(dòng)PMOS和NMOS晶體管，而子放大器Α. (Μ+1)到Α.Ν各自包含 具有相關(guān)聯(lián)的寬度P2Wp和P2Wn的主動(dòng)晶體管。 在圖7中，通過從電流偏置模塊710導(dǎo)出的柵極電壓VBl偏置每一子放大器的主 動(dòng)NMOS晶體管，如本文中早先描述。通過從復(fù)制品偏置模塊720導(dǎo)出的柵極電壓VB2 偏置每一子放大器的主動(dòng)PMOS晶體管，如本文中早先描述。在一實(shí)施例中，電流偏置 模塊710和復(fù)制品偏置模塊720可將晶體管大小β 2或β工用于偏置。在一實(shí)施例中，偏 置模塊可使用日2或P1中的較低者在偏置中實(shí)現(xiàn)較大準(zhǔn)確度。圖8描繪根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例。在圖8中，在步驟800處，將電流偏 置模塊中的偏置電壓耦合到放大器電路的第一晶體管。在步驟810處，將復(fù)制品電路中 的偏置電壓耦合到所述放大器電路中的第二晶體管。在步驟820處，將復(fù)制品電路的輸 出耦合到反饋放大器。在步驟830處，將輸入信號(hào)AC耦合到放大器電路。在步驟840 處，使用啟用晶體管來選擇性地接通和斷開如此描述的多個(gè)放大器電路。基于本文所描述的教示，應(yīng)顯而易見，本文中所揭示的方面可獨(dú)立于任何其它 方面來實(shí)施，且這些方面中的兩者或兩者以上可以各種方式組合。在一個(gè)或一個(gè)以上示 范性實(shí)施例中，所描述的功能可以硬件、軟件、固件或其任何組合實(shí)施。如果以軟件實(shí) 施，則所述功能可作為一個(gè)或一個(gè)以上指令或代碼而存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀媒體上或經(jīng)由計(jì) 算機(jī)可讀媒體來傳輸。計(jì)算機(jī)可讀媒體包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體和通信媒體兩者，包括促進(jìn) 將計(jì)算機(jī)程序從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方的任何媒體。存儲(chǔ)媒體可為可由計(jì)算機(jī)存取 的任何可用媒體。以實(shí)例而非限制的方式，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體可包含RAM、ROM、 EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或可用 于載運(yùn)或存儲(chǔ)呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的所要程序代碼且可由計(jì)算機(jī)存取的任何其它媒 體。而且，可將任何連接恰當(dāng)?shù)胤Q為計(jì)算機(jī)可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、 光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)，或例如紅外線、無線電和微波等無線技術(shù)從網(wǎng) 站、服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程源發(fā)射軟件，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL，或例如紅 外線、無線電和微波等無線技術(shù)包括在媒體的定義中。如本文中所使用，磁盤和光盤包 括壓縮光盤(CD)、激光光盤、光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟盤和藍(lán)光光盤，其中 磁盤通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。以上各物的組合也 應(yīng)包括在計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。在本說明書中和在權(quán)利要求書中，將理解，當(dāng)一元件被稱作“連接到”或“耦 合到”另一元件時(shí)，其可直接連接或耦合到另一元件或者可存在介入元件。相比而言， 當(dāng)一元件被稱作“直接連接到”或“直接耦合到”另一元件時(shí)，不存在介入元件。已描述多個(gè)方面和實(shí)例。然而，對(duì)這些實(shí)例的各種修改是可能的，且本文中所 呈現(xiàn)的原理還可應(yīng)用于其它方面。這些和其它方面在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種放大器，其包含主電路，其包含多個(gè)晶體管，所述多個(gè)晶體管包含第一晶體管，所述主電路進(jìn)一步 包含AC耦合到所述主電路的輸入節(jié)點(diǎn)的輸入信號(hào)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述第一晶體 管，所述主電路進(jìn)一步包含在所述主電路的輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的輸出信號(hào)；以及復(fù)制品電路，其包含管匹配于所述主電路中的所述多個(gè)晶體管的復(fù)制品晶體管，所 述復(fù)制品晶體管以與所述多個(gè)晶體管在所述主電路中彼此耦合相同的方式彼此耦合，所 述復(fù)制品電路具有對(duì)應(yīng)于所述主電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出 節(jié)點(diǎn)，所述復(fù)制品電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，所述主電路的所述多個(gè)晶體管具有為所述對(duì)應(yīng)復(fù)制 品晶體管的固定倍數(shù)的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，所述放大器為用于發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)器放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，所述輸入和輸出信號(hào)為射頻(RF)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，所述主電路包含第一推挽放大器電路，所述第一推 挽放大器電路包含第一 NMOS晶體管和第一 PMOS晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，所述第一晶體管為所述第一NMOS晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，所述第一晶體管為所述第一PMOS晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放大器，所述主電路的所述輸入信號(hào)耦合到所述第一NMOS 晶體管的柵極和所述第一 PMOS晶體管的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放大器，所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)經(jīng)由反饋模塊而 耦合到所述復(fù)制品電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)，所述反饋模塊包含反饋放大器以用于調(diào)整第一 復(fù)制品晶體管的偏置電壓，以將所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓驅(qū)動(dòng)到參考電 壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放大器，其進(jìn)一步包含電流偏置模塊，所述第一NMOS晶 體管的所述柵極耦合到所述電流偏置模塊，所述電流偏置模塊包含串聯(lián)耦合到經(jīng)二極管 連接的第一鏡射NMOS晶體管的電流源，所述第一 NMOS晶體管的柵極偏置耦合到所述 第一鏡射NMOS晶體管的柵極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的放大器，所述第一鏡射NMOS晶體管的所述柵極耦合到 所述復(fù)制品電路中的對(duì)應(yīng)于所述主電路中的所述第一 NMOS晶體管的晶體管的柵極。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其進(jìn)一步包含至少一個(gè)啟用晶體管，其串聯(lián)耦合到所述第一推挽放大器電路；所述至少一個(gè)啟用 晶體管經(jīng)配置以響應(yīng)于啟用信號(hào)而選擇性地接通所述第一推挽放大器電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，所述至少一個(gè)啟用晶體管包含串聯(lián)連接到所述第 一 NMOS晶體管的NMOS晶體管和串聯(lián)連接到所述第一 PMOS晶體管的PMOS晶體管。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，所述主電路包含多個(gè)子放大器電路，其中所述多 個(gè)子放大器電路中的每一者經(jīng)配置以選擇性地接通或斷開。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放大器，所述多個(gè)子放大器電路包含各自具有第一大小的 第一多個(gè)子放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)子放大器電路，所述第二大小大 于所述第一大小。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放大器，其中所述第一多個(gè)子放大器電路可配置以產(chǎn)生第一多個(gè)功率電平；且所述第二多個(gè)子放大器電路可配置以產(chǎn)生第二多個(gè)功率電平，所述第二多個(gè)功率電 平中的每一者高于所述第一多個(gè)功率電平中的每一者。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，所述主電路包含多個(gè)推挽放大器電路，每一推挽 放大器電路串聯(lián)耦合到至少一個(gè)啟用晶體管，所述多個(gè)至少一個(gè)啟用晶體管中的每一者 經(jīng)配置以響應(yīng)于選擇性啟用信號(hào)而選擇性地接通所述多個(gè)推挽放大器電路中的每一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的放大器，所述多個(gè)推挽放大器電路包含各自具有第一大小 的第一多個(gè)推挽放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)推挽放大器電路，所述第二 大小大于所述第一大小。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的放大器，所述第一大小對(duì)應(yīng)于第一NMOS寬度和第一 PMOS寬度，所述第二大小對(duì)應(yīng)于第二 NMOS寬度和第二 PMOS寬度，所述第一 NMOS 寬度與所述第二 NMOS寬度之間的比率等于所述第一大小與所述第二大小之間的比率， 所述第一 PMOS寬度與所述第二 PMOS寬度之間的比率也等于所述第一大小與所述第二 大小之間的所述比率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的放大器，其中所述第一多個(gè)推挽放大器電路經(jīng)選擇性地啟用以產(chǎn)生第一多個(gè)功率電平；且所述第二多個(gè)推挽放大器電路經(jīng)選擇性地啟用以產(chǎn)生第二多個(gè)功率電平，所述第二 多個(gè)功率電平中的每一者高于所述第一多個(gè)功率電平中的每一者。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的放大器，所述多個(gè)推挽放大器電路進(jìn)一步包含各自具有第 三大小的第三多個(gè)推挽放大器電路，所述第三多個(gè)推挽放大器電路經(jīng)選擇性地啟用以產(chǎn) 生第三多個(gè)功率電平，所述第三多個(gè)功率電平中的每一者高于所述第二多個(gè)功率電平中 的每一者。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的放大器，所述電流偏置模塊產(chǎn)生偏置電壓以使所述主電路 中的晶體管的高于一階的跨導(dǎo)最小化。
23.—種用于操作放大器電路的方法，所述放大器電路包含多個(gè)晶體管，所述多個(gè)晶 體管包含第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包含AC耦合到所述放大器電路的輸入節(jié)點(diǎn) 的輸入信號(hào)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包含在所述 放大器電路的輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的輸出信號(hào)，所述方法包含將復(fù)制品電路中的第一復(fù)制品晶體管的偏置電壓耦合到所述放大器電路的所述第一 晶體管，所述復(fù)制品電路包含匹配于所述放大器電路中的所述多個(gè)晶體管的復(fù)制品晶體 管，所述復(fù)制品晶體管以與所述多個(gè)晶體管在所述放大器電路中彼此耦合相同的方式彼 此耦合，所述復(fù)制品電路具有對(duì)應(yīng)于所述放大器電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)的 輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述復(fù)制品電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)耦合到所述復(fù)制品電路的所述輸 出節(jié)點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述主電路的所述多個(gè)晶體管具有為所述復(fù)制品晶 體管的固定倍數(shù)的寬度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述放大器電路為用于發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)器放大器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述輸入和輸出信號(hào)為射頻(RF)信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述放大器電路包含第一推挽放大器電路，所述第一推挽放大器電路包含第一 NMOS晶體管和第一 PMOS晶體管。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述第一晶體管為所述第一NMOS晶體管。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述第一晶體管為所述第一PMOS晶體管。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述放大器電路的所述輸入信號(hào) AC耦合到所述第一 NMOS晶體管的柵極和所述第一 PMOS晶體管的柵極。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)耦 合到反饋放大器以用于調(diào)整所述第一復(fù)制品晶體管的所述偏置電壓，以將所述復(fù)制品電 路的所述輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓驅(qū)動(dòng)到參考電壓。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述第一NMOS晶體管的所述 柵極耦合到電流偏置模塊，所述電流偏置模塊包含串聯(lián)耦合到經(jīng)二極管連接的第一鏡射 NMOS晶體管的電流源，所述第一 NMOS晶體管的柵極偏置耦合到所述第一 NMOS晶體 管的柵極。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其進(jìn)一步包含將至少一個(gè)啟用晶體管串聯(lián)耦合到所述第一推挽放大器電路；以及啟用所述至少一個(gè)啟用晶體管以選擇性地接通所述第一推挽放大器電路。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，所述至少一個(gè)啟用晶體管包含串聯(lián)連接到所述第一 NMOS晶體管的NMOS晶體管和串聯(lián)連接到所述第一 PMOS晶體管的PMOS晶體管。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，所述放大器電路包含多個(gè)推挽放大器電路，所述方 法進(jìn)一步包含將至少一個(gè)啟用晶體管串聯(lián)耦合到每一推挽放大器電路；以及選擇性地啟用所述多個(gè)至少一個(gè)啟用晶體管中的每一者以選擇性地接通所述多個(gè)推 挽放大器電路中的每一者。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，所述多個(gè)推挽放大器電路包含各自具有第一大小的 第一多個(gè)推挽放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)推挽放大器電路，所述第二大 小大于所述第一大小。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，所述第一大小對(duì)應(yīng)于第一NMOS寬度和第一PMOS 寬度，所述第二大小對(duì)應(yīng)于第二 NMOS寬度和第二 PMOS寬度，所述第一 NMOS寬度與 所述第二 NMOS寬度之間的比率等于所述第一大小與所述第二大小之間的比率，所述第 一 PMOS寬度與所述第二 PMOS寬度之間的比率也等于所述第一大小與所述第二大小之 間的所述比率。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其進(jìn)一步包含選擇性地接通所述第一多個(gè)推挽放大器電路以產(chǎn)生第一多個(gè)功率電平；以及選擇性地接通所述第二多個(gè)推挽放大器電路以產(chǎn)生第二多個(gè)功率電平，所述第二多 個(gè)功率電平中的每一者高于所述第一多個(gè)功率電平中的每一者。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，所述放大器電路包含多個(gè)子放大器電路，所述方法 進(jìn)一步包含選擇性地接通所述多個(gè)子放大器電路中的每一者。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，所述多個(gè)子放大器電路包含各自具有第一大小的第 一多個(gè)子放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)子放大器電路，所述第二大小大于所述第一大小。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其進(jìn)一步包含選擇性地接通所述第一多個(gè)子放大器電路以產(chǎn)生第一多個(gè)功率電平；以及選擇性地接通所述第二多個(gè)子放大器電路以產(chǎn)生第二多個(gè)功率電平，所述第二多個(gè) 功率電平中的每一者高于所述第一多個(gè)功率電平中的每一者。
42.—種用于將信號(hào)放大到多個(gè)功率電平中的一者的方法，所述方法包含選擇性地接通放大器電路內(nèi)的多個(gè)子放大器電路，所述多個(gè)子放大器電路包含各自 具有第一大小的第一多個(gè)子放大器電路和各自具有第二大小的第二多個(gè)子放大器電路， 所述第二大小大于所述第一大小。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其進(jìn)一步包含選擇性地接通所述第一多個(gè)子放大器電路以產(chǎn)生第一多個(gè)功率電平；以及選擇性地接通所述第二多個(gè)子放大器電路以產(chǎn)生第二多個(gè)功率電平，所述第二多個(gè) 功率電平中的每一者高于所述第一多個(gè)功率電平中的每一者。
44.一種放大器電路，其包含多個(gè)晶體管，所述多個(gè)晶體管包含第一晶體管，所述放 大器電路進(jìn)一步包含AC耦合到所述放大器電路的輸入節(jié)點(diǎn)的輸入信號(hào)，所述輸入節(jié)點(diǎn)耦 合到所述第一晶體管，所述放大器電路進(jìn)一步包含在所述放大器電路的輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生 的輸出信號(hào)，所述放大器包含用于將復(fù)制品電路中的第一復(fù)制品晶體管的偏置電壓耦合到所述放大器電路的所述 第一晶體管的裝置，所述復(fù)制品電路包含匹配于所述放大器電路中的所述多個(gè)晶體管的 復(fù)制品晶體管，所述復(fù)制品晶體管以與所述多個(gè)晶體管在所述放大器電路中彼此耦合相 同的方式彼此耦合，所述復(fù)制品電路具有對(duì)應(yīng)于所述放大器電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述 輸出節(jié)點(diǎn)的輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，所述復(fù)制品電路的所述輸入節(jié)點(diǎn)經(jīng)由反饋模塊而耦合 到所述復(fù)制品電路的所述輸出節(jié)點(diǎn)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的放大器，所述主電路的所述多個(gè)晶體管具有為所述復(fù)制品 晶體管的固定倍數(shù)的寬度。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的放大器，所述放大器電路為用于發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)器放大器。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的放大器，所述輸入和輸出信號(hào)為射頻(RF)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于使用復(fù)制品電路(220)來偏置放大器(200)的技術(shù)。在一實(shí)施例中，將具有與推挽放大器電路大體上相同的拓?fù)浜痛笮≡O(shè)計(jì)的復(fù)制品電路(220)耦合到主推挽放大器電路(200)?？墒褂梅答亖砥盟鰪?fù)制品電路(220)中的晶體管(MP1R)以產(chǎn)生預(yù)定DC輸出電壓電平，且可將此偏置電平施加到所述主推挽放大器電路(200)中的對(duì)應(yīng)晶體管(MP1)。在另一實(shí)施例中，電流偏置模塊(210)中的晶體管(Mn1B)可用于偏置所述主推挽放大器電路(300)和所述復(fù)制品電路(220)中的對(duì)應(yīng)晶體管(Mn1、MnPR)。本發(fā)明揭示用于配置所述放大器以具有非均一步長(zhǎng)的其它技術(shù)，其中在較低功率電平處具有較精細(xì)的分辨率且在較高功率電平處具有較粗糙的分辨率，從而降低較低功率電平處的功率消耗。
文檔編號(hào)H03F1/02GK102017399SQ200980116006
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者阿爾溫德·維賈伊·基爾蒂 申請(qǐng)人:高通股份有限公司